我所提出中空纖維炭膜超薄皮層調控新策略

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近日，我所節能與環境研究部膜材料工程研究組（DNL0906）任吉中研究員團隊在中空纖維炭分子篩膜（中空纖維炭膜）方面取得新進展。

炭膜由聚合物前驅體在惰性環境中經過高溫熱解而成，具有優異的耐熱和耐化學腐蝕的性能，以及豐富的超微孔結構，在氣體分離方面具有非常大的應用潛力。中空纖維膜前軀體在高溫炭化過程中，其多孔支撐層容易塌陷，最終導致分離層厚度較大（15-50微米），增加了氣體分子的傳質阻力，因此，如何降低分離層厚度是發展高性能中空纖維炭膜的關鍵。

本工作中，團隊在已有工作基礎上（J. Membrane. Sci.，2020；Sep. Purif. Technol.，2020），另辟蹊徑，提出了一種新穎有效的制備超薄皮層中空纖維炭膜的方法，即利用高氣體通量的多孔中空纖維膜作為前驅體調控炭膜結構，可以將皮層厚度減小到1微米以下，進而降低氣體分子傳質阻力，提升H₂/CH₄和H₂/N₂分離性能。

相關研究成果以“Carbon Molecular Sieve Membranes with Ultra-Thin Selective Skin Layer by Pyrolysis of Porous Hollow Fibers”為題，發表在Small上，同時被選入Hot Topic（Carbon, Graphite, and Graphene）。該工作第一作者為DNL0906組盛魯杰博士。上述工作得到國家重點研發計劃等項目的支持。（文/圖 盛魯杰）

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202309409